В данном видео уроке показана реализация ЛУТ технологии, по которой изготовлена двусторонняя печатная плата. В домашних условиях можно делать компактные с использованием SMD элементов. Здесь на примере зарядного устройства для литий-ионного аккумулятора 18650, вынутого из старого аккумулятора ноутбука, мы пройдем путь создания платы от печати чертежа до включения.
Смотрите на ролике канала compressedvideo
Первым делом рисуем печатную плату в программе Eagle для последующего изготовления ее по лазерно-утюжной технологии. О мощных лазерах . Для одно- и двухсторонних программа бесплатная. Выгружаем каждую сторону печатки в черно-белом варианте в графический редактор и соединяем их для печати на одном листе. Печатать будем на кальке. Но, чтобы принтер не зажевал ее, понадобится клей и лист а4. Чертежную кальку 40 листов покупаем в ближайшем магазине канцтоваров.
Для начала ищем гладкую сторону. Достаем лист бумаги и проверяем, где она скользит больше обычного, это верхняя сторона. Теперь загибаем лист бумаги так, чтобы можно было вставить кальку. Достаточно 1-1,5 см. Промазываем клеем не сильно, так как это пойдет внутрь принтера и ровно вклеиваем кальку. Если сделать криво, две стороны не совпадут.
Готовим “бутерброд”. Теперь загибаем лист сверху для помещения в принтер с ручной подачей. Вставляем калькой вверх. Получаем отпечаток. Вырезаем большой кусок и складываем по сгибу, совмещая две стороны платы на просвет. Калька для этого подходит идеально. Видны все отверстия, которые можно точно совместить. Склеиваем лист, чтобы получился кармашек, а в него будем помещать плату. Для этого промазываем клеем с двух сторон.
Подготовка платы для реализации ЛУТ технологии
Для подготовке платы нам понадобится чистящий порошок. Если на нем написано, что чистит медь, это то, что нужно. Можно взять другой, или даже пасту. ГОИ (но не наждачную). Берем порошка и начинаем чистить плату до зеркального блеска. Как только на плате не останется темных пятен, ее можно помещать в кармашек. После того как очищена, ее можно брать только за краешки, чтобы не оставить жирных следов от пальцев.
Плату помещаем в готовый кармашек, и выравниваем, чтобы весь отпечаток попал на неё. Все готово для обработки утюгом. Лучше взять простой без пара. Температура на максимум. Аккуратно начинаем проглаживать по всей площади. Калька прилипает к плате и хорошо видно, как темнеет тонер. Сильно можно не прижимать, но нужно прогладить обе стороны. Постепенно тонер темнеет и начинает проступать через кальку. Как только это произошло, все готово к следующей операции. Важно не перестараться, потому что тонер может растечься и узкие места между дорожками могут быть залиты, придется их подчищать.
Теперь кальку нужно смыть. Тонер останется на плате, бумага постепенно сойдет. Подрезаем её, чтобы все это поместилось в ванночку. Берем обыкновенную воду и кидаем туда плату. Ждем пока намокнет. Через некоторое время калька начинает пузыриться и ее можно аккуратно снимать. Мокрая легко отходит от платы. Тонер остается, закрашивая все участки, которые нам необходимо оставить непротравленными. Калька скручивается в комочки и отмокает. В итоге мы получаем красивую, практически заводскую плату.
На вид вроде готово, но возьмем увеличительное стекло и проверим, как получилось. Хорошо видно, что остались кусочки бумаги. В этих местах плата не протравится. Нужно убрать бумагу между дорожками. Для этого используем кисть из щетины. Двигаясь вдоль дорожек, чтобы их не повредить, снимаем остатки бумаги. Когда плата высохнет, хорошо видны места, где осталась калька, но здесь это не критично. Сбоку сверлим пару дырочек, чтобы вставить проволоку. Она поможет держать плату, пока мы будем травить. Используем персульфат аммония. Это довольно аггрессивное вещество и пальцы в него макать не рекомендуется. Берем горячую воду из под крана. Дозируем так: одна столовая ложка воды на одну чайную без горки персульфата. На такую плату хватит 5 ложек. Также нужна водяная баня, поскольку при реакции травления раствор активно охлаждается.
Перемешиваем пластмассовой или стеклянной палочкой. И помним, что раствор при попадании на одежду оставит дырки. Помещаем плату в раствор и размешиваем примерно пять минут. Сначала раствор прозрачен, затем постепенно синеет. Это медь переходит в раствор в виде медного купороса. Мы видим, что медь посветлела. Осталось совсем немного до того момента, когда она полностью сойдет. Слой очень тонкий и сейчас он исчезнет.
Примерно через пять минут плата очищена, остались небольшие пятнышки, которые для ускорения процесса нужно почистить кисточкой. При помощи мягкой кисточки убираем остатки меди.
Металлический наконечник замотан изолентой, чтобы не протравился. Берем уайт спирит, который хорошо растворяет принтерный тонер. Нам нужно очистить плату, чтобы подготовить ее к лужению. Также можно очистить при помощи ацетона или воспользоваться смывкой лака для ногтей. После смывки тонера полученное изделие блестит медными дорожками.
Лужение
Лудить будем сплавом Розе. Для этого нам понадобится ковшик, который будет испорчен и больше ни на что не пригоден. Немного лимонной кислоты, перчатки, пинцет и сам сплав. У Розе температура плавления чуть меньше 100 градусов. Он представляет собой небольшие гранулы, одной такой хватит на лужение платы. Добавляем ложку лимонной кислоты и несколько ложек соли. И кипятим. На плату кидаем крупинку сплава.
Розе, если температура достаточна, будет плавиться. Пытаемся размазать его ватной палочкой. Если не плавится, значит нужно подкинуть еще соли для повышения температуры кипения. Сплав должен легко и без усилий размазываться тонким слоем. Сплав размазываембез комочков, чтобы легко стали SMD элементы. Теперь в рамках ЛУТ технологии можно приступить к следующему этапу.
Сверловка платы
Приступаем к сверловке. Использована скоростная минидрель с цанговым зажимом. Она позволяет зажимать сверла без перекоса. Сверла лучше с утолщенным хвостовиком. Использованы сверла двух размеров 0.5 и 0.8, их можно брать для одного размера цангового зажима. Лучше, если воспользуетесь станком, но можно аккуратно сверлить и дрелью, ее нужно держать строго вертикально. Тогда отверстия на верхней и нижней стороне попадут точно на посадочные места дорожек. После сверления можно убедиться что обе стороны совпали идеально.
Разрезание платы
Теперь можно обычными ножницами по металлу обрезать плату под размер. Это можно сделать только в том случае, если она достаточно тонкая. Плата готова к пайке. Для пайки SMD элементов необходима специальная паста SOLDER PASTE, применена W001, которая обычно продается в тюбиках. Не забудьте, что ее нужно хранить в холодильнике. Проводим пайку паяльным феном. На каждую точку пайки наносим каплю паяльной пасты. Нужно совсем чуть-чуть. Если у вас нет иглы, то можно это сделать обычной зубочисткой. Для пайки достаточно небольшой капельки; если будет слишком много, то можно получить замыкание соседних дорожек.
Распределение деталей
Расставляем детали по местам. Можно расставить примерно, но чтобы держались на пасте. При пайке они выравняются при помощи сил поверхностного натяжения. Особое внимание – микросхемам – их нужно ставить поточнее. Они, конечно, тоже выравниваются. Но если они поставлены криво, то можно получить замыкание дорожек и либо перепаивать, либо паяльником убирать получившиеся “сопли”.
Для нашей пасты достаточно температуры в 230 градусов ставим минимальный обдув, чтобы не сдуть наши детали с платы. Нагреваем каждую деталь до расплавления припоя. Видим, что детали выравниваются по месту. Паять феном – одно удовольствие. Долгая подготовка, зато сама пайка быстро и качественно. При этом можно за раз запаять целую сторону платы. В итоге это получается значительно быстрее чем паяльником.
Теперь самое тяжелое, три выводных детали, которые тоже нужно запаять, остальные уже стоят на месте. Перед пайкой светодиодов не лишним будет проверить их полярность. Переключаем тестер в режим проверки диодов и по свечению светодиода определяем где плюс и минус. Возьмем подстроечный резистор, установим на место и запаяем при помощи паяльника. Поскольку плата двусторонняя, то пропаивать необходимо с двух сторон. Выводы деталей также использовал для передачи сигнала между сторонами.
Для удобства лучше воспользоваться держателем для плат “третья рука” но можно и без нее, хотя это менее удобно. В итоге получилась вот такая плата для зарядки аккумулятора, изготовленная по ЛУТ технологии. Она двусторонняя, есть как SMD, так и выводные детали. Вы только посмотрите, какая удобная вещь .
http//journal.caseclub.ru
В этой статье я хочу описать лазерно-утюжную технологию (ЛУТ) производства печатных плат, которой сам пользуюсь довольно давно. Данная технология описана на многих сайтах, но раз вы уже на моем сайте можете прочитать прямо здесь.
Лазерно утюжная технология — этапы выполнения
Шаг №1. Рисуем плату на компьютере. Можно применить специализированные программами, которые автоматически производят разводку плату по принципиальной схеме, я для этого использую программу . До этого для небольших схем раньше я использовал , тоже, кстати, удобная программа.
Шаг №2. Из фольгированного стеклотекстолита выпиливается заготовка будущей печатной платы. Далее сторону, на которой будут проводники, нужно зачистить, хотя бы той же нулевкой, но я в последнее время делаю это обычным ластиком. Затем фольгированную сторону необходимо обезжирить ацетоном.
Шаг №3. На лазерном принтере распечатываем рисунок дорожек печатной платы на глянцевой тонкой бумаге. Я использую вот такую бумагу из каталога электронных компонентов, который в свое время мне прислали бесплатно с какого-то сайта, сейчас уже не помню.
Перед тем как распечатать рисунок, желательно прогнать один лист для прогрева барабана. Затем в настройках принтера необходимо убрать экономный режим тонера, что бы печать получилась максимально насыщенной.
Шаг №4. После того как изображение распечатали, вырезаем контур не забывая оставить поля примерно на ширину и высоту платы. Укладываем лист изображением вверх. Готовим полоски бумажного скотча длинной примерно с сантиметр. Далее накладываем плату фольгированной стороной на бумагу, точно располагая по контуру.
Затем плотно прижимая плату к бумаге, аккуратно заворачиваем края бумаги, закрепляя их заранее приготовленными полосками скотча.
Теперь берем обыкновенный утюг, включенный на максимальную температуру, и тщательно проглаживаем завернутую в бумагу плату со стороны рисунка.
Важно не слишком сильно нажимать, так как возникает опасность, что тонер может растечься.
Шаг 5. Затем помещаем плату с прилипшей бумагой в горячую воду примерно градусов 50 и ждем, пока бумага не размокнет.
После того как бумага разбухнет, ее необходимо аккуратно отделить от платы. Остатки бумаги скатываем пальцем под водой. Просушенную плату проверяем на возможные дефекты, если местами тонер все же отошел его можно дорисовать обычным перманентным маркером.
Шаг 6. Вытравляем нашу плату в хлорном железе. Чтобы процесс травления шел быстро раствор необходимо подогреть до 40-50 градусов.
О лазерно-утюжной технологии (ЛУТе) в Интернетах написано уже столько статей, что нет особого смысла лезть со своей — всё давно рассказано, показано и сделано. А для тех, кто не любит читать (о дивный новый мир!), сняты сотни видео. Однако!..
Как всегда, разрешите не добитому во мне лектору начать издалека. Что есть печатная плата ? Это, как учила нас Тамара Антоновна — диэлектрическое основание, на которое нанесены печатные проводники и установлены навесные элементы, соединенные между собой пайкой или склеиванием согласно электрической принципиальной схеме. Выглядит она примерно так:
Здесь диэлектрическое основание выполнено из стеклотекстолита, а медные печатные проводники проходят лишь по одной его стороне. Бывают еще двусторонние платы, бывают многослойные, в которых дорожки проходят еще и внутри
платы, но для простых схем, на примере которых я буду рассказывать о ЛУТе, стопроцентно подойдет классическая односторонняя печатная плата.
Общий принцип создания печатной платы
1. Материалом основания служит фольгированный диэлектрик (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит).
2. На фольгу устанавливается фотошаблон
— устройство, несущее информацию о рисунке печатных проводников. Основная его задача — защитить от разрушения медь в нужных местах (фиолетовые полосы) и оставить открытыми участки, подлежащие удалению (синие полосы).
3. Некоторые фотошаблоны так устроены, что после установки не требуют никаких дополнительных действий. Например, если бы рисунок проводников был выполнен от руки лаком для ногтей или особо цепким маркером. Фоторезист требует экспонирования и смывки, бумага для ЛУТа… Впрочем, и до нее дойдет дело. Главное — на фольгу отныне нанесена маска , которая повторяет контуры дорожек и контактных площадок и защищает их от разрушения в травящем растворе.
4. Заготовка погружается в раствор, где незащищенные участки фольги растворяются. Медь же под маской прекрасно себя чувствует.
5. Заготовка после травления. Ничего лишнего, только печатные проводники и контактные площадки, все так же надежно закрытые маской.
6. Маска удаляется, и рисунок проводников блестит медью.
7. Затем сверлятся соединительные отверстия, которые проходят через контактные площадки, или «пятачки».
8. И, наконец, устанавливаются навесные элементы.
Теперь предлагаю перейти от теории к практике, следуя нехитрому плану:
1. Изготовление фотошаблона
2. Перенос рисунка на заготовку
3. Травление
4. Сверление соединительных отверстий
5. Сборка
1. Изготовление фотошаблона
Рисунок печатных проводников можно получить разными способами: развести плату самостоятельно, скачать нужную «печатку» в Интернетах, перерисовать из журнала «Радио» за 1988-й год… Я выбрал программу Sprint Layout .
Кой смысл рассказывать, как ею пользоваться, если для этого полно видеоуроков и статей? Мне в освоении немало помог опыт работы с P-CAD
и Altium
Designer
, а многие вещи и вовсе делаются по аналогии с sPlan
.
Рисовать плату удобнее так, будто бы смотришь на ее элементы сверху. Тогда и первая ножка микросхемы сверху-слева, и у КТ315
эмиттер-коллектор-база на привычных местах стоят. Сама плата при этом считается прозрачной, аки стекло (наглядное пособие в помощь), поэтому надписи, выполняемые медью, должны быть отзеркалены
.
Слева — плата во время проектирования (текст отзеркален), справа — предпросмотр этого фрагмента со стороны фольги (текст нормально читается).
На печать я обычно отправляю два экземпляра платы — не всегда хорошо получается с первого раза. Из всех слоев, выводимых на печать, надо оставить только М2
и П
, если контур платы нарисован в нем (я раньше любил и его рисовать на М2
). Именно сейчас любители рисовать платы со стороны дорожек, у которых нумерация микросхем начинается справа-сверху, а текст изначально нормально читается, ставят галочку напротив опции «Зеркально».
Печатать надо, само собой, на лазерном принтере, отключив в его настройках все возможные режимы экономии тонера. Почти все существующие статьи-руководства настаивают на использовании непременно старого принтера™ , который плюет на природу и печатает толстым слоем. Точные модели принтеров (или хотя бы последний год производства подходящих™ ), увы, эти статьи не называют.
Моему HP M1120 LaserJet MFP
восемь полных лет, что делает его достаточно старым™
, но все еще пригодным для ЛУТа.
N. B.! Широкие проводники и другие относительно большие области меди целесообразно выполнять инструментом «полигон» с заливкой сеткой 0,3…0,5 мм. У принтера может не получиться равномерно утоптать тонер по большому участку (особенно, если картридж старый), что приведет к дефектам сплошного рисунка. Заливка сеткой позволяет обойти это ограничение.
Что же касается бумаги — то здесь, скорее всего, придется поэкспериментировать. Есть специальная бумага для ЛУТа на «Алиэкспрессе», есть вощеная бумага, есть фотобумага; кто-то использует кальку или подложки от самоклеющейся бумаги. Для меня самое «оно» — тонкая слегка глянцевая бумага из журналов. Именно тонкая, то есть внутренние листы. Толстые полностью глянцевые обложки себя не оправдали.
Не спешите, однако, втихаря уносить журналы из приемной любимого доктора — скорее всего, они так залапаны, что никакой тонер к ним не пристанет. Поищите то, что почти не бралось в руки. Читатель Антон предлагает использовать рекламные или партийные листовки.
После того, как рисунок распечатан, можно его вырезать, назвать одноразовым фотошаблоном
и приступить к следующему этапу.
Дополнение от 16.06.19
2. Перенос рисунка на заготовку
Для получения качественного рисунка печатных проводников необходимо очистить заготовку от окислов, потожировых следов и прочих загрязнителей. Поверхность фольги для этого с помощью наждачной бумаги зернистостью P600 зачищается круговым движениями.
После этого заготовка очищается от абразивной пыли и обезжиривается, например, изопропиловым спиртом.
Фотошаблон (или сразу несколько) накладывается на поверхность фольги, затем заготовка заключается в «конверт» из пары сложенных вдвое-втрое чистых
листов бумаги. Под «конвертом» находится стопка еще из десятка листов бумаги — здесь отработанные допускаются.
После этого утюгом, включенным на максимальную мощность, равномерно прогревают заготовку, и, сильно не нажимая, проглаживают ее в течение 2…5 минут (в зависимости от размера платы). Тонер, размягчаясь под действием тепла, теряет адгезию к глянцевой бумаге и переходит на поверхность фольги.
«Конверт» после прогрева основательно пожелтел. Заготовке надо дать отлежаться, чтобы она остыла до температуры, когда ее только-только становится возможно держать в руках.
После этого ее опускают в кювету с теплой водой, и, выждав 5…10 минут, начинают отслаивать бумагу.
Внешний ее слой легко снимается пинцетом, более глубинные требуют скатывания пальцами. Правильно переведенный на фольгу тонер не так-то просто процарапать ногтем, так что скатывать бумагу можно без опаски. Если дорожки не отпечатались на фольге или сходят вместе с бумагой — значит, технология переноса в чем-то была нарушена. Чаще всего это свидетельствует о недостаточном времени прогрева или его неравномерности. Иногда дело в неудачном выборе бумаги или плохо очищенном текстолите.
Мелкие фрагменты бумаги, оставшиеся внутри «пятачков» и между контактными площадками, удобно удалять штыковидным зондом.
В результате на поверхности фольги должна остаться маска, повторяющая рисунок проводников, но теперь уже в зеркальном отражении по отношению к проекту.
Не обошлось без дефектов — и если в большой плате пострадала только широкая земляная дорожка, то в маленькой неуверенно пропечатались несколько «пятачков». Локальный недогрев как он есть.
После просушки маска принимает такой вид. Самое время покрутить ее под разными углами, чтобы, возможно, увидеть проблеск меди в середине какой-нибудь дорожки.
На примере другой платы — изолировавшийся «пятачок» и тонкая трещина на дорожке рядом с ним.
Текстолит отлично режется отличными
ножницами по металлу. Плохим же инструментом ничего хорошего не сделаешь, как говорит мой читатель Максим, так что из-под говеных ножниц вышли две платы с размозженными краями. Большую я временно отложил, а маленькую пришлось отправить на переделку.
Тонер хорошо смывается ацетоном, но достать его в чистом виде сложно, да и не имеет особой надобности. С этой задачей справляется жидкость для снятия лака «Ноготок». Вчитавшись в состав, можно узреть, что там, помимо бесполезного экстракта ромашки, есть искомый ацетон.
Процесс не вполне полезен для легких, так что лучше заниматься им при открытой форточке.
Второй перенос рисунка оказался удачнее.
Внутри нижней стопки бумаги тем временем происходит собственная лазерно-утюжная технология.
При необходимости рисунок ретушируется, если он не соответствует оригиналу – для этого используются акриловые краски или лак для ногтей.
Я точно знаю, где
взять хорошие ножницы по металлу, я не знаю только, когда
их получится взять. А врожденная жадность не хочет отдавать травильному раствору даже такую узкую полоску меди. Поэтому я заклеил ее скотчем.
3. Травление
Есть разные рецепты травильных растворов, но для «наколенной лаборатории» наиболее подходящий — перекись водорода и лимонная кислота. В отличие от популярного среди радиолюбителей «старой школы» раствора хлорного железа, за ингредиентами этого праздника не надо идти в спецмагазины. Перекись можно купить в аптеке, лимонную кислоту — в продуктовом, соль — найти на кухне.
Несмотря на все те цифры, которыми украшены статьи о ЛУТе, я не думаю, что кто-то из их авторов взвешивал 10 грамм лимонной кислоты и отмерял 50 мл перекиси. Скорее всего, все втихаря льют перекиси так, чтобы она покрывала плату, и высыпают пригоршню кислоты — тот самый quantum satis
.
Не забыв, конечно, посолить раствор.
Пластмассовые держатели из подножного мусора, прилепленные термоклеем к текстолиту, помогут крутить заготовки без нужды окунать пальцы в раствор.
В пластиковую
кювету наливают перекись водорода и добавляют лимонную кислоту и соль, тщательно размешивая смесь до их полного растворения. Очень удобна в этом аспекте стеклянная палочка из набора «Юный химик». После этого заготовки погружают в раствор.
Мелкие пузырьки в растворе и порозовение меди — признак того, что верной дорогой идёте, товарищи!
Травление происходит при комнатной температуре, однако для ускорения можно подогревать раствор на водяной бане. Процесс занимает 5…20 минут (в зависимости от размера заготовки и количества удаляемой меди). Раствор необходимо постоянно помешивать и удалять из него крупные пузырьки воздуха — для этого достаточно покачивать сами заготовки за предусмотрительно сделанные держатели.
По мере насыщения раствора медью скорость травления снижается (это видно по уменьшению количества пузырьков и окрашиванию раствора в бирюзовый цвет). В этом случае целесообразно заменить раствор, хотя допускается долить перекиси и досыпать кислоты с солью.
После травления заготовки тщательно промывают, очищая от остатков травителя. Отработанный раствор можно сливать в раковину — в отличие от хлорного железа, никаких пятен он не оставляет.
N. B.! Раствор готовится по мере необходимости и хранению не подлежит, поскольку перекись водорода склонна самопроизвольно разлагаться. Учитывая потрясающую простоту рецепта, а так же доступность и низкую стоимость компонентов — это вряд ли можно считать недостатком.
Защитная маска из тонера и акриловой краски смывается все тем же «Ноготком».
Наращенные дорожки получились с мелкими протравами. Двух слоев краски, видимо, не хватило.
4. Сверление соединительных отверстий
С точки зрения технологичности целесообразно, чтобы как можно большее количество отверстий было выполнено одним диаметром. В Sprint Layout за этим надо следить, особенно, если используешь чужие макросы. Самых ходовых диаметров отверстий два: 0,8 мм (резисторы, конденсаторы, микросхемы DIP, мелкие диоды и транзисторы) и 1,0 мм (L78XX , 1N4007 , КТ815, МЛТ-1 ).
Центры отверстий намечаются шилом.
Технология изготовления печатных плат в домашних условиях
"...и опыт - сын ошибок трудных..."
Итак, процесс изготовления платы начинается с принципиальной схемы будущего устройства. На этом этапе вы определяете не только то, как будут соединены компоненты друг с другом, но и решаете какие именно компоненты подойдут для вашей конструкции. Например: использовать стандартные детали или СМД (которые, к слову, тоже бывают различных размеров). От этого будет зависеть размеры будущей платы.
Далее, определяемся с выбором программного обеспечения, при помощи которого вы будете чертить будущую плату. Если принципиальную схему можно нарисовать от руки, то с рисунком печатной платы так не получиться (особенно, если речь идёт об СМД компонентах). Я использую . Скачал её уже давно, и пользуюсь. Очень хорошая программа, с интуитивно понятным интерфейсом, ничего лишнего. В программе создаём рисунок печатной платы.
Пока никаких секретов не открыл? Так вот: когда рисунок платы уже создан, вы удостоверились в правильности расположения компонентов, следует установить "массу" т.е. заполнить промежутки между дорожками и отверстиями, для этого в программе присутствует специальная функция, которая делает это автоматически (по умолчанию стоит зазор в 0,4 мм). Зачем это нужно? Чтобы на травление (его рассмотрим далее) потребовалось меньше времени, вам будет проще контролировать процесс и ещё это полезно делать из схемотехнических соображений...
Примечание: при проектировании платы старайтесь не делать отверстия диаметром меньше 0,5 мм, если, конечно, у вас нет специального станка для сверления отверстий, но об этом позже...
Отлично! Мы нарисовали рисунок будущей печатной платы, теперь его необходимо распечатать на ЛАЗЕРНОМ принтере (Лут - значит лазерный). Для этого щёлкаем печать. Вышеупомянутая программа создаёт специальный файл, при этом можно выбрать количество копий, их расположение, сделать рамку, указать размер отверстий и отразить зеркально.
Примечание: если делаете двустороннюю печатную плату, то лицевую часть необходимо отразить по горизонтали, а изнаночную оставить как есть. Что касается Sprint - Layout , то лучше сделать это ещё на этапе создания схемы, а не на этапе подготовки файла для печати, так как возникают "глюки" с "массой", она пропадает, местами.
И ещё, лучше распечатать несколько копий, даже если вам нужен только один экземпляр, ведь возможно появятся дефекты на следующих этапах и чтобы не бегать каждый раз к принтеру, сделайте это заранее.
На чём печатать? Для начала, распечатываем на обычном листе бумаги, чтобы в последний раз удостоверится в том, что всё правильно сделано, что все компоненты подходят по размерам. Это также разогреет принтер.
Теперь устанавливаем максимальную плотность тонера, отключаем всякие режимы экономии (кстати, лучше использовать свежий картридж). Берём подложку от самоклеящейся бумаги, лучше от "бархатной" (с ней получается лучший результат, может быть, это из-за того, что она толще) блестящей стороной вставляем в принтер и жмём на "печать". Готово!
Примечание: с этого момента нельзя трогать эту бумагу, только за края, иначе можно заляпать рисунок!
О повторном использовании подложки. Допустим, что вы распечатали рисунок, а он занял только половину листа, не нужно выбрасывать другую половину, на ней тоже можно печатать, НО! по каким-то причинам при повторной печати принтер в 20% случаев "жуёт" бумагу, так что аккуратнее!
Подготавливаем текстолит
Я использую обычный фольгированный стеклотекстолит толщиной в 1 мм, который продаётся в магазине радиодеталей. Так как мы хотим сделать двустороннюю плату, то покупаем двусторонний текстолит. Отрезаем нужный кусочек, не нужно делать запас, он не понадобится. Отрезали. Берём нулевую шкурку и шкурим текстолит до блеска с обоих сторон, если остаются небольшие царапины, то ничего страшного, тонер будет лучше держаться (но без фанатизма!). Далее берём ацетон (спирт) и протираем плату с двух сторон, чтобы обезжирить её. Готово!
Примечание: когда будете шкурить текстолит, обратите внимание на углы платы, очень часто их "недошкуривают" или, что ещё хуже, "перешкуриваю", это когда там совсем не остаётся фольги. После протирания ацетоном плату также нельзя трогать руками, брать можно только за края, лучше пинцетом.
Далее самый ответственный этап: перенос рисунка с бумаги на текстолит. Делается при помощи утюга (лУт - значит утюг). Здесь подойдёт любой. Нагреваем его до 200 градусов (зачастую это максимальная температура утюга, поэтому просто выводим регулятор на максимум и ждём, когда он нагреется).
А вот теперь секретики! Чтобы перенести рисунок печатной платы с бумаги на текстолит, необходимо приложить бумагу к текстолиту нужной стороной, затем придавить утюгом и хорошенько разгладить. Вроде ничего сложного? Но самое трудное это приложить утюг так, чтобы не сметить бумагу, особенно, если платка маленькая и вы делаете её в единственном экземпляре, к тому же утюгом не так то просто орудовать. Есть интересный способ облегчить задачу.
Примечание: мы рассматриваем изготовление двусторонних печатных плат, так что немного о подготовке бумаги. В некоторых источниках советуют делать так: переносим одну сторону, противоположную заклеиваем скотчем или изолентой, травим одну сторону, потом сверлим дырочки, совмещаем рисунок другой стороны, затем опять переносим, заклеиваем, травим. Это занимает много времени, ведь, по сути, вам нужно протравить две платы! Можно ускорить процесс.
Берём две бумажки, на которых находится рисунок с лицевой и изнаночной стороны, совмещаем их. Это лучше делать на оконном стекле или на прозрачном столе с подсветкой. Обратите внимание! в этом случае необходимо отрезать бумажки с запасом, чем больше, тем лучше, но без фанатизма, вполне хватает 1-1,5 см. Скрепляем их степлером с 3-х сторон(клеем нельзя!), получаем конвертик, в который кладём плату и выравниваем её.
Самое интересное. Берём два кусочка текстолита (размер смотрим на рисунке), кладём их фольгированной стороной друг к другу, а между ними помещаем "конвертик" с платой, а края этого бутерброда закрепляем зажимами для бумаги, так чтобы листы текстолита не смещались друг относительно друга.
Примечание: для этих целей лучше выбирать текстолит потоньше, он будет быстрее прогреваться, и сможет деформироваться там, где это необходимо.
Теперь, берём утюг и спокойно прикладываем его к нашему бутерброду, и давим что есть силы, сначала с одной стороны, затем переворачиваем и давим с другой. Для лучшего эффекта рекомендую после первого надавливания совершить несколько круговых движений утюгом, чтобы быть уверенным, что бумага прижалась во всех местах. Гладить нужно не долго, обычно, не больше 1-3 минут на все дела, но точного времени вам никто не скажет, ведь это зависит от размеров платы, количества тонера. Главное не передержать, ведь в этом случае тонер может просто растечься, а если недодержать, то рисунок может полностью не перенестись. Практика, господа, практика!
Затем можно открыть бутерброд и убедиться, что бумага со всех сторон прилипла к текстолиту, т.е. нет пузырьков воздуха. И быстренько несём плату под проточную воду, и охлаждаем (холодной водой разумеется).
Примечание: Если вы использовали подложку от самоклеящейся бумаги, то она под водой зачатую сама отваливается от текстолита и плата спокойно выпадает из конверта. Если же вы использовали подложку от бархатной бумаги (более толстую), то с ней так не получиться. Берём ножницы и срезаем боковые стороны конверта, затем начитаем медленно, держась за краешек бумаги, под струёй воды, снимать бумагу. В результате на бумаге не должно остаться тонера, он весь будет на текстолите.
На данном этапе при возникновении дефектов можно поступить двумя способами. Если дефектов слишком много, лучше взять ацетон, смыть с текстолита тонер и попробовать ещё раз (предварительно повторив процесс очистки текстолита шкуркой).
Пример непоправимого дефекта (в данном случае, я начал сначала):
Если дефектов немного, то можно взять маркер для рисования печатных плат и дополнить изъяны.
Хороший вариант, есть небольшие прорехи в "массе", но их можно закрасить маркером:
Исправленные варианты. Хорошо заметны зелёные закрашенные области:
Отлично, это был самый технологически сложный этап, далее будет проще.
Теперь можно протравить плату, т.е. убрать лишнюю фольгу с текстолита. Суть травления такова: мы помещаем плату в раствор, разъедающий металл, при этом метал находящийся под тонером (под рисунком платы) остаётся невредимым, а тот, что вокруг убирается.
Скажу пару слов о растворе. Травить, на мой взгляд, лучше хлорным железом, оно не дорогое, раствор приготовить очень просто, да и в целом даёт хороший результат. Рецепт простой: 1 часть хлорного железа, 3 части воды и всё! Но встречаются и другие способы травления.
Примечание: добавлять нужно именно воду к железу, а не наоборот, так нужно!
Примечание: существует два вида хлорного железа (которые я встречал): безводное и 6-ти водное. Безводное, как ясно из названия, совершенно сухое, и в ёмкости, в которой оно продаётся всегда много пыли, это не беда. Но при добавлении воды активно растворятся, идёт сильная экзотермическая реакция (раствор нагревается), с выделением какого - то газа (скорее всего это хлор или хлороводород, ну всё одно - пакость редкостная), который НЕЛЬЗЯ ВДЫХАТЬ, рекомендую разводить на воздухе.
А вот 6-ти водное железо уже лучше. Это, по сути уже раствор, вода добавлена, получаются мокрые комочки, которые тоже нужно добавлять в воду, но такой бурной реакции уже нет, раствор нагревается, но не очень быстро и не очень сильно, зато всё безопасно и тихо (окна всё же нужно открыть).
Примечание: советы, которые я привожу здесь не являются единственно правильными, на многих форумах можно встретить людей у которых платы получаются и при другой концентрации, другим сортом хлорного железа и т.д. Я лишь постарался обобщить наиболее популярные советы и личный опыт. Так что, если эти методы не помогли, то попробуйте другой способ и у вас всё получиться!
Раствор приготовили? Отлично! Выбираем ёмкость. Для односторонних этот выбор прост, берём прозрачную (чтобы видеть процесс травления) пластиковую коробочку с крышкой, кладём на дно плату. Но с двусторонними платами всё не так просто. Необходимо, чтобы скорость травления с каждой стороны была примерно одинаковой, иначе может возникнуть ситуация, когда с одна сторона ещё не протравилась, а на другой уже растворяются дорожки. Чтобы этого не произошло, нужно располагать плату вертикально в ёмкости (чтобы она не лежала на дне), тогда раствор вокруг будет однородным и скорость травления будет примерно одинаковой. Следовательно, необходимо взять высокую ёмкость, чтобы плата поместилась в "полный рост". Лучше выбирать узкую прозрачную баночку, чтобы можно было наблюдать процесс травления.
Далее раствор необходимо нагревать (ставим на батарею), это увеличит скорость протекания реакции, и периодически встряхивать, чтобы обеспечивать равномерность травления и чтобы избежать появление осадка на плате.
Примечание: кто-то ставит в микроволновку и греет там, но я вам этого делать не рекомендую, т.к. на одном форуме прочёл, что после такого отравиться едой из этой микроволновки можно. Прямых доказательств нет, но лучше не рисковать!
Примечание: чтобы обеспечить равномерность травления нужно перемешивать раствор (встряхивать ёмкость), но существуют более технологичные способы. Можно присоединить к ёмкости генератор пузырьков (из аквариума) и тогда пузырьки будут перемешивать раствор. Я видел, как люди делают качающиеся ванночки для травления с сервоприводом и микроконтроллером, который осуществляет "взбалтывание" по специальному алгоритму! Здесь я не рассматриваю подробно каждый вариант, ведь в каждом есть свои нюансы и статья тогда бы очень затянулась. Я описал самый простой способ, который отлично подойдёт для первых плат.
Ждём, торопиться не нужно!
Понять, что процесс травления закончился очень просто: между чёрным тонером не останется никаких следов фольги. Когда это произойдёт, можно вынимать плату.
Далее несём её под воду и смываем остатки раствора. Берём спирт или ацетон и смываем тонер, под ним должны остаться дорожки из фольги. Отлично, всё ровно? Нигде нет "недотравленных" мест? Нигде нет "перетравленных" мест? Здорово! Можем двигаться дальше!
Примечание: при появлении дефектов на этом этапе производства ставит перед вами серьёзный выбор: выбросить брак и начать заново или попытаться исправить. Это зависит от того насколько серьёзные возникли дефекты и от того насколько высокие требования вы предъявляете к своей работе.
Следующий этап - лужение платы. Существует два основных способа. Первый - самый простой. Берём флюс для пайки (я использую ЛТИ-120, только не тот, который похож на канифольный лак, оставляющий жуткие пятна поле пайки, а на спиртовой основе, он значительно светлее), обильно смазываем им плату с одной стороны. Берём припой и паяльник с широким жалом и начинаем лудить плату, т.е. покрывать всю фольгу припоем.
Примечание: не стоит слишком долго держать паяльник на дорожках, т.к. текстолит бывает разного качества и от некоторого дорожки отваливаются очень легко, особенно тонкие. Будьте аккуратнее!
На плате в таком случае могут возникнуть "разводы" припоя или неприятные на вид бугорки, бороться с ними лучше при помощи оплётки для выпайки. В тех местах, где необходимо убрать лишний припой проводим ей, убирается весь лишний припой и остаётся ровная поверхность.
Примечание: можно сразу обернуть оплётку вокруг жала и лудить сразу с ней, так может получиться даже проще.
Способ хороший, но чтобы добиться эстетичного вида платы необходим некоторый опыт и сноровка.
Второй способ - посложнее. Вам понадобиться металлическая ёмкость, в которой вы сможете кипятить воду. Наливаем воду в ёмкость, добавляем пару ложек лимонной кислоты и ставим на газ, доводим до кипения. Припой нужно выбирать не простой, а с низкой температурой плавления, например сплав Розе (около 100 градусов по Цельсию). Бросаем несколько шариков на дно и видим, что они расплавились. Теперь бросаем плату на эти шарики, затем берём палочку (лучше деревянную, чтобы не обжечь руки), обматываем её ватой и начинаем тереть плату, разгонять припой по дорожкам, таким образом, можно добиться равномерного распределения припоя по всей плате.
Способ довольно хороший, но более затратный, и необходимо подобрать ёмкость, ведь вам придётся орудовать в ней инструментами. Лучше использовать что - нибудь с невысокими бортиками.
Примечание: вам придётся довольно долго проделывать эту операцию, поэтому лучше открыть окно. С опытом у вас должно получаться быстрее.
Примечание: многие не очень хорошо отзываются о сплаве Розе из - за его хрупкости, но для лужения плат данным способом он подходит очень хорошо.
Примечание: сам я этот способ недолюбливаю, потому что пытался использовать его, когда делал первую плату и хорошо помню, как было неудобно "варить" эту плату в консервной банке без инструментов....Оо это было ужасно! Но теперь...
Оба способа имеют свои достоинства и недостатки, выбор зависит только от вас и ваших возможностей, желания, умения.
Примечание: далее я рекомендую прозвонить плату мультиметром, чтобы убедиться, что нигде нет пересечения дорожек, которые не должны пересекаться, что нигде нет случайных "сопелек" или ещё какой неожиданности. В случае обнаружения проблемы, берём паяльник и убираем лишний припой, если не помогает, то используем канцелярский нож и аккуратно разъединяем необходимые места. Это может означать, что плата недотравилась в некоторых местах, но ничего страшного.
Для этого используем маленькую дрель и сверло. Сейчас продаются специальные свёрла для печатных плат с особой заточкой и особыми канавками на сверле. Сначала я использовал обычное сверло по металлу толщиной 0,6 мм, затем перешёл на специальное и результат очень хороший. Во первых, даже с моей бюджетной дрелью без проблем сверлится любой текстолит, практически без усилий. Сверло само "вгрызается" в него и тянет за собой инструмент. Во - вторых, оставляет аккуратное входное и выходное отверстие, без заусенцев, в отличие от стандартного сверла, которое буквально "рвёт" текстолит. В - третьих, это сверло почти не скользит, т.е. нужно только с первого раза попасть в нужное место и оно уже никуда не денется. Чудо, а не инструмент! Но и стоит оно немного дороже обычного сверла.
Примечание: чтобы "сразу попасть в нужное место" лучше использовать шило или специальный инструмент для кернения, только не делайте слишком глубокие зарубки, это может направить сверло не в ту сторону. Ещё: у этого сверла есть один недостаток - оно легко ломается, поэтому лучше использовать специальный станок, чтобы сверлить отверстия или держать дрель строго вертикально. Поверьте, очень легко ломается! Особенно, когда нужно просверлить отверстие в 0,3 мм или 0,2 мм, но это уже ювелирная работа.
Готово! Вот собственно и всё! Сквозные отверстия пропаиваем тонкими проводками и получаются аккуратные полусферы на плате, смотрится очень даже ничего. Теперь нужно только припаять все компоненты схемы и убедиться, что она работает, но это тема для других статей. А вот, что получилось у меня:
На этом всё. Ещё раз хочу подчеркнуть, что здесь я лишь постарался обобщить все материалы, которые мне удалось найти о ЛУТе, и свой опыт. Получилось немного затянуто, но в каждом деле есть много нюансов, которые необходимо учитывать, для достижения наилучшего результата. Последний совет, который я могу вам дать: нужно пробовать, пытаться делать платы, ведь мастерство приходит с опытом. И в конце ещё раз приведу эпиграф: "...и опыт - сын ОШИБОК трудных..."
Если остались вопросы, то можно оставлять их комментариях. Также буду благодарен за конструктивную критику.
В последнее время радиоэлектроника как хобби в мире набирает популярность, людям становится интересно собственными руками создавать электронные устройства. В интернете присутствует огромное количество схем, от простых до сложных, выполняющие различные задачи, поэтому каждый сможет найти в мире радиоэлектроники то, что придётся ему по душе.
Неотъемлемая часть любого электронного устройства - печатная плата. Она представляет собой пластину из диэлектрического материала, на которую нанесены медные токопроводящие дорожки, соединяющие электронные компоненты. Каждый из тех, кто желает научиться собирать электрические схемы в красивом виде должен научиться делать эти самые печатные платы.
Существуют компьютерные программы, которые позволяют нарисовать рисунок дорожек печатной платы в удобном интерфейсе, самая популярная из них - . Разводка печатной платы производится в соответствии с принципиальной схемой устройства, в этом нет ничего сложного, достаточно лишь соединить дорожками нужные детали. Кроме того, ко многим схемам электронных устройств в интернете уже прилагаются готовые рисунки печатных плат.
Хорошая печатная плата - залог долгой и счастливой работы прибора, поэтому её нужно стараться делать максимально аккуратно и качественно. Наиболее распространённый метод изготовления печатных в домашних условиях - это так называемый « », или «лазерно-утюжная технология». Он приобрёл широкую популярность потому, что не занимает много времени, не требует наличия дефицитных ингредиентов и научиться ему не так уж и сложно. Вкратце, ЛУТ можно описать так: допустим, имеется рисунок дорожек, нарисованный на компьютере. Далее, этот рисунок нужно напечатать на специальной термотрансферной бумаге, перенести на текстолит, затем вытравить лишнюю медь с платы, просверлить отверстия в нужных местах и залудить дорожки. Разберём весь процесс поэтапно:
Печать рисунка платы
1) Печать рисунка на термотрансферной бумаге. Купить такую бумагу можно, например, на Алиэкспресс, там она стоит сущие копейки - по 10 рублей за лист формата А4. Вместо неё можно использовать любую другую глянцевую бумагу, например, из журналов. Однако качество переноса тонера с такой бумаги может оказаться гораздо хуже. Некоторые используют глянцевую фотобумагу «Ломонд», хороший вариант, если бы не цена - стоит такая фотобумага куда дороже. Рекомендую попробовать распечатать рисунок на разных бумагах, а затем сравнить, с какой из них получится самый лучший результат.
Ещё один важный момент при печати рисунка - настройки принтера. В обязательном порядке нужно отключить экономию тонера, плотность же стоит выставить максимальную, ведь чем толще слой тонера, тем лучше для наших целей.
Также нужно учитывать такой момент, что на текстолит рисунок переведётся в зеркальном отображении, поэтому нужно заранее предусмотреть, нужно или не нужно отзеркалить рисунок перед печатью. Особенно критично это на платах с микросхемами, ведь другой стороной их поставить не удастся.
Подготовка текстолита к перенесению на него рисунка
2) Второй этап - подготовка текстолита к перенесению на него рисунка. Чаще всего текстолит продаётся отрезками размером 70х100 или 100х150 мм. Нужно отрезать кусок, подходящий под размеры платы, с запасом по краям 3-5 мм. Пилить текстолит удобнее всего ножовкой по металлу или лобзиком, в крайнем случае его можно отрезать ножницами по металлу. Затем, этот кусок текстолита следует протереть мелкой наждачной бумагой или жёстким ластиком. На поверхности медной фольги образуются мелкие-мелкие царапины, это нормально. Даже если изначально текстолит выглядит идеально ровным, этот шаг необходим, иначе потом трудно будет его залудить. После зашкуривания поверхность обязательно нужно протереть спиртом или растворителем, чтобы смыть пыль и жирные следы от рук. После этого прикасаться к медной поверхности нельзя.
Перенос рисунка на подготовленный текстолит
3) Третий этап - самый ответственный. Необходимо напечатанный на термотрансферной бумаге рисунок перенести на подготовленный текстолит. Для этого отрезаем бумагу так, как показано на фото, оставляя запасы по краям. На ровную деревянную дощечку кладём бумагу рисунком вверх, затем сверху прикладываем текстолит, медью к бумаге. Загибаем края бумажки так, как будто она обнимает кусочек текстолита. После этого аккуратно переворачиваем бутерброд, чтобы бумага оказалась сверху. Проверяем, чтобы рисунок никуда не сместился относительно текстолита и кладём сверху чистый кусочек обычной офисной белой бумаги так, чтобы он закрывал собой весь бутерброд.
Теперь осталось лишь всё это дело хорошенько нагреть, и весь тонер с бумаги окажется на текстолите. Нужно приложить разогретый утюг сверху и нагревать бутерброд в течение 30-90 секунд. Время нагрева подбирается экспериментально и во многом зависит от температуры утюга. Если тонер перешёл плохо и остался на бумаге - нужно держать дольше, если же, наоборот, дорожки перевелись, но размазались - явный признак перегрева. Давить на утюг при этом не нужно, хватает его собственного веса. После прогрева нужно убрать утюг и прогладить ещё не остывшую заготовку ватным тампоном, на случай, если в некоторых местах тонер плохо перешёл при глажке утюгом. После этого остаётся только подождать, пока будущая плата остынет и снять термотрансферную бумагу. С первого раза может не получиться, это не беда, ведь опыт приходит со временем.
Травление печатной платы
4) Следующий этап - травление. Вся та область медной фольги, которая не покрыта тонером должна быть удалена, а медь под тонером должна остаться не тронутой. Сперва нужно приготовить раствор для травления меди, самый простой, доступный и дешёвый вариант - раствор лимонной кислоты, соли и перекиси водорода. В пластиковой или стеклянной ёмкости нужно размешать одну-две столовые ложки лимонной кислоты и чайную ложку поваренной соли на стакан воды. Пропорции не играют большой роли, можно высыпать на глаз. Тщательно перемешать и раствор готов. Нужно положить в него плату, дорожками вниз для ускорения процесса. Также можно слегка подогреть раствор, это ещё увеличит скорость процесса. Примерно через пол часа вся лишняя медь вытравиться и останутся только дорожки.
Смыть тонер с дорожек
5) Самое сложное позади. На пятом этапе, когда плата уже вытравлена, нужно смыть тонер с дорожек растворителем. Самый доступный вариант - женская жидкость для снятия лака для ногтей, стоит она копейки и есть почти у каждый женщины. Можно использовать и обычные растворители, например, ацетон. Я пользуюсь нефтяным сольвентом, он хоть и сильно воняет, но зато не оставляет на плате никаких чёрных разводов. В крайнем случае, можно убрать тонер, хорошенько потерев плату наждачной бумагой.
Сверление отверстий на плате
6) Сверление отверстий. Понадобиться маленькое сверло диаметром 0.8 - 1 мм. Обычные свёрла из быстрорежущей стали быстро тупятся об текстолит, поэтому лучше всего использовать свёрла из карбида вольфрама, хоть они и более хрупкие. Я сверлю платы с помощью двигателя от старого фена с небольшим цанговым патроном, отверстия при этом получаются ровные и без заусенцев. К сожалению, в самый неподходящий момент сломалось последнее карбидовое сверло, поэтому на фотографиях просверлена лишь половина отверстий. Остальные можно будет просверлить позже.
Залудить дорожки
7) Осталось лишь залудить медные дорожки, т.е. покрыть слоем припоя. Тогда они не будут окисляться со временем, а сама плата станет красивой и блестящей. Сначала нужно нанести на дорожки флюс, а затем быстрыми движениями поелозить по ним паяльником с капелькой припоя. Не стоит наносить излишне толстый слой припоя, тогда могут закрыться отверстия, а плата будет выглядеть неаккуратно.
На этом процесс изготовления печатной платы завершён, теперь можно запаивать в неё детали. Материал предоставил для сайта Радиосхемы - Михаил Грецкий, [email protected]
Обсудить статью ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ЛУТОМ
